Nghiên cứu ổn định hố đào sâu bằng giải pháp soil nailling

SOIL NAILING METHODABSTRACT Soil nailing wall is a method using nails to stabilize the open cut in accordancewith top - down construction technology.. In this thesis, an attempt has been

TR NG I H C BÁCH KHOA

I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH

Cán b h ng d n khoa h c: PGS TS VÕ PHÁN

Cán b ch m nh n xét 1: ………

………

………

………

………

………

Cán b ch m nh n xét 2: ………

………

………

………

………

………

Lu n v n th c s c b o v t i H I NG CH M B O V LU N V N TH C

S TR NG I H C BÁCH KHOA, ngày …… tháng…… n m 2012

-

Tp H Chí Minh , ngày 30 tháng 06 n m 2012

NHI M V LU N V N TH C S

H và tên h c viên: LÊ NH T NGÔN Gi i tính: Nam

Chuyên ngành: A K THU T XÂY D NG MSHV: 10090370

1 TÊN TÀI:

NGHIÊN C U N NH H ÀO SÂU B NG GI I PHÁP SOIL NAILING

2 NHI M V :

Ch ng 1 T ng quan v các gi i pháp n nh h ào sâu

Ch ng 2 C s lí thuy t tính toán Soil nailing và t ng Shotcrete

Ch ng 3 Mô ph ng bài toán b ng ph n m m Plaxis và tính toán theo lí thuy t

Ch ng 4 Tính toán n nh h ào cho công trình B nh vi n i h c Y D cTPHCM b ng gi i pháp Soil Nailing

K t lu n và ki n ngh

3 NGÀY GIAO NHI M V : 06 02 2012

4 NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 30 06 2012

5 H VÀ TÊN CÁN B H NG D N: PGS TS VÕ PHÁN

N i dung và c ng Lu n v n th c s ã c H i ng Chuyên Ngành thôngqua

(H tên và ch ký) QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH (H tên và ch ký)

(H tên và ch ký)

Lu n v n c hoàn thành không ch do n l c c a b n thân h cviên mà cùng v i quá trình h ng d n c a quý th y cô và nh ng ng viênkhích l t b n bè.

H c viên xin chân thành g i l i tri ân n quý th y, cô Tr ng i

h c Bách Khoa, Khoa xây d ng, B môn a C N n Móng ã không ng ikhó kh n truy n d y ki n th c và t o m i u ki n cho các h c viên thamgia th c t p và nghiên c u t i tr ng

Xin chân thành c m n th y PGS TS Võ Phán ã nhi t tình h ng

d n, ng viên và khích l tinh th n trong su t quá trình h c viên th c hi n

i, s phát tri n l c c a nail và m t phá ho i.

So sánh k t q a c a Plaxis và Snail t ó ch n ra ch ng trình phù h p mô

ph ng ng x c a t ng soil nailing

SOIL NAILING METHOD

ABSTRACT

Soil nailing wall is a method using nails to stabilize the open cut in accordancewith top - down construction technology In this thesis, an attempt has been made toresearch the performance of a soil nail wall supporting a vertical cut in 10 m deep in

Ho Chi Minh City, Vietnam The wall is designed based on the theories of soil nailwall The response of the wall is then simulated numerically by using a finite elementanalysis - Plaxis 8.5 and Snail The performances of the soil nail wall, parameters such

as maximum lateral displacements, development of nailing forces and failure plane,have been studied

Results of Plaxis and Snail should be compared and the author of thesis willchoose the suitable program to simulate the response of Soil nailing

C L C

Trang

U 1

CH NG 1 T NG QUAN V CÁC GI I PHÁP N NH H ÀO SÂU 3

1.1 NG C CH NG (SOLDIER PILE) 3

1.1.1 S l c v t ng c c ch ng 3

1.1.2 u và khuy t m c a gi i pháp t ng c c ch ng 5

1.2 NG C T (COLUMN PILE) 5

1.2.1 S l c v t ng c c c t 5

1.2.2 u và khuy t m c a gi i pháp t ng c c c t 7

1.3 NG VÂY (DIAPHRAGM WALL) 8

1.3.1 S l c v t ng vây 8

1.3.2 u và khuy t m c a gi i pháp t ng vây 9

1.4 NH N XÉT CH NG 9

CH NG 2 C S LÝ THUY T TÍNH TOÁN SOIL NAILING VÀ T NG BAO 10

2.1 PHÂN TÍCH N NH NG SOIL NAILING 10

2.1.1 S truy n t i lên t ng soil nailing 10

2.1.2 Tr ng thái gi i h n 11

2.1.3 n nh t ng th 12

2.1.4 n nh tr t 14

2.1.5 n nh tr i áy h ào 15

2.1.5.1 Ph ng pháp kh n ng ch u t i 15

2.1.5.2 Ph ng pháp c a Terzaghi 18

2.1.5.3 Ph ng pháp kh n ng ch u t i âm 20

2.1.5.4 Ph ng pháp vòng cung tr t 21

2.1.6 D oán chuy n v c a t ng soil nailing 23

2.2 LÝ THUY T TÍNH TOÁN SOIL NAILING 23

2.2.1 H s ch ng kéo µ c a soil nailing 25

2.2.2 L c kéo thi t k l n nh t tmax c a soil nailing 26

2.2.3 Ti t di n soil nailing c n thi t 26

2.3 LÝ THUY T TÍNH TOÁN NG SHOTCRETE 26

2.3.1 Ki m tra kh n ng ch ng u n RFF a t ng Shotcrete 26

2.3.2 Ki m tra kh n ng ch ng c t RFP a t ng Shotcrete 27

2.3.3 Ki m tra c ng inh neo RFH 27

2.4 LÝ THUY T TÍNH TOÁN ÁP C T LÊN THÀNH ÀO 29

2.4.1 Các lo i áp l c t lên t ng ch n gi thành h ào 29

2.4.2 Tính toán các lo i áp l c t lên t ng ch n gi thành h ào theo ph ng pháp dùng m t tr t gi nh c a coulumb 31

2.4.2.1 Áp l c t nh E0 31

2.4.2.2 Áp l c ch ng Ea 33

2.4.2.3 Áp l c b ng Ep 39

2.4.3 Tính toán các lo i áp l c t lên t ng ch n gi thành h ào theo lý thuy t cân ng gi i h n 41

2.4.3.1 Ph ng pháp c a Rankine 41

2.4.3.2 Ph ng pháp c a Sokolovski 42

2.4.4 Tính toán áp l c t d a vào u ki n bi n d ng và chuy n v c a t ng 44

2.4.4.1 nh h ng c a chuy n v thân t ng n áp l c t 44

2.4.4.2 Tính toán áp l c t d a vào u ki n chuy n v th c c a t ng 45

2.5 NH N XÉT CH NG 47

CH NG 3 MÔ PH NG BÀI TOÁN B NG PH N M M VÀ TÍNH TOÁN THEO LÝ THUY T 48

3.1 MÔ PH NG NG PH N M PLAXIS 48

3.1.1 Các mô hình t 48

3.1.2 ng x thoát n c và không thoát n c 53

3.1.3 Các ch tiêu c a t n n và ph ng pháp xác nh 55

3.2 MÔ PH NG NG PH N M SNAIL [10] 57

3.2.1 Các thông s u vào 57

3.2.2 Gi i h n vùng phân tích 58

3.3 TÍNH TOÁN NG LÝ THUY T 59

3.3.1 Các thông s c a t ng và soil nailling 59

3.3.2 Tính toán Soil nailing 60

3.3.3 Tính toán t ng Shotcrete 61

3.4 NH N XÉT CH NG 62

CH NG 4 NG D NG TÍNH TOÁN N NH H ÀO CHO CÔNG TRÌNH NH VI N I H C Y D C TPHCM B NG GI I PHÁP SOIL NAILING 63

4.1 CÁC LI U PH C TÍNH TOÁN A CÔNG TRÌNH NH VI N I C Y C TPHCM 63

4.1.1 Gi i thi u công trình 63

4.1.2 Trình t thi công h ào 63

4.2 MÔ PH NG BÀI TOÁN NG PH N M PLAXIS 67

4.2.1 Các ph n t dùng mô ph ng 67

4.2.2 Tính các pha tính toán 69

4.2.3 K t qu 69

4.3 MÔ PH NG BÀI TOÁN NG CH NG TRÌNH SNAIL 70

4.3.1 mô ph ng 70

4.3.2 K t qu 71

4.4 TÍNH TOÁN NG LÝ THUY T 71

4.4.1 Tính toán Soil nailing 71

4.4.2 Tính toán t ng Shotcrete 73

4.4.3 c l ng chuy n v 76

4.5 SO SÁNH VÀ ÁNH GIÁ T QU 78

4.6 NH N XÉT CH NG 84

T LU N VÀ KI N NGH 85

I NH N XÉT VÀ T LU N 85

II KI N NGH VÀ NG NGHIÊN U TI P THEO 86

TÀI LI U THAM KH O 87

PH L C

DANH C CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 T ng c c ch ng (a) m t b ng, (b) m t ng 4

Hình 1.2 T ng c c ch ng (Soldier pile) 4

Hình 1.3 T ng c c c t 5

Hình 1.4 Qui trình thi công c c lèn t i ch 6

Hình 1.5 Thi công c c tr n t, (a) tr n và phun v a (MIP), (b) tr n n sâu thi t k , (c) rút c n tr n ng th i phun v a, (d) tr n xong 6

Hình 1.6 T ng c c xi m ng tr n t - Soil mixed wall - SMW 7

Hình 1.7 B trí c c c t 7

Hình 1.8 Thi công t ng vây, (a) Khoan t o l , (b) t l ng thép 8

Hình 1.9 T ng vây 9

Hình 2.1 Huy ng l c d c trong soil nailing 10

Hình 2.2 Phá ho i bên ngoài vùng có soil nailing (a) M t n nh t ng th , (b) t n nh do tr t, (c) M t n nh do tr i 11

Hình 2.3 Phá ho i bên trong vùng có soil nailing (a) Phá ho i liên k t gi a soil nailing và t, (b) Phá ho i liên k t gi a thanh soil nailing và v a, (c) Phá ho i do v t quá gi i h n chi kéo c a thanh soil nailing, (d) Phá ho i thanh soil nail do t h p mô men và l c c t (Geotechnical Engineering Circular No.7 - Soil Nail Walls) 11

Hình 2.4 Phá ho i t ng shotcrete (a) T ng chotcrete b u n, (b) L c c t gây ch c th ng, (c) Phá ho i do v t quá c ng inh neo 12

Hình 2.5 Phân tích n nh t ng th 13

Hình 2.6 Phân tích n nh tr t 15

Hình 2.7 Phân tích tr t tr i áy h ào b ng ph ng pháp kh n ng ch u t i 16

Hình 2.8 Quan h gi a Fb và X/He (a) Su = 25 N/m2, (b) Su / ’v = 0.3 17

Hình 2.9 Phân tích tr t tr i áy h ào b ng ph ng pháp c a Terzaghi tr ng h p D 2 B 18

Hình 2.10 Phân tích tr t tr i áy h ào b ng ph ng pháp c a Terzaghi tr ng h p D < 2 B .19

Hình 2.11 Ph ng pháp kh n ng ch u t i âm 21

Hình 2.12 Phân tích h s an toàn ch ng tr t áy h ào theo ph ng pháp vòng cung tr t, (a) cung tr t, (b) l c tác d ng lên kh i t t do 22

Hình 2.13 Chuy n v c a t ng soil nailing theo Byrne và c ng s (1998) 23

Hình 2.14 C u t o thanh soil nailing (theo Porterfield et al 1994) 24

Hình 2.15 B trí neo (theo Geotechnical Engineering Circular No.7, 2003.) 25

Hình 2.16 C u t o u neo t m th i 28

Hình 2.17 C u t o u neo lâu dài v i inh neo 28

Hình 2.18 Chi ti t inh neo 29

Hình 2.19 Áp l c ch ng Ea trong h t a .30

Hình 2.20 Áp l c b ng Ep trong h t a .31

Hình 2.21 Quan h c a chuy n v và áp l c t 31

Hình 2.22 Tính toán áp l c t ch ng theo Coulomb 33

Hình 2.23 C ng áp l c t ch ng Eatr ng h p t p sau l ng t ng có t i tr ng phân b u không liên t c v i t r i 36

Hình 2.24 C ng áp l c t ch ng Ea tr ng h p t p sau l ng ng có t i tr ng phân b u không liên t c v i t dính 37

Hình 2.25 C ng áp l c t ch ng Ea tr ng h p t p sau l ng ng có t i tr ng phân b u gián n v i t r i 37

Hình 2.26 C ng áp l c t ch ng Ea tr ng h p t p sau l ng ng có t i tr ng phân b u gián n v i t dính 38

Hình 2.27 L c ti p tuy n tác d ng lên b m t kh i t sau l ng t ng 39

Hình 2.28 Tính toán áp l c t b ng 40

Hình 2.29 Áp l c t t nh 44

Hình 2.30 Áp l c t tr ng h p nh t ng c nh, chân t ng chuy n v ra ngoài 45

Hình 2.31 Áp l c t trong tr ng h p nh t ng và chân t ng c nh, ng t ng b u n ra ngoài 45

Hình 3.1 Vòng tròn ng su t t i ng ng d o; ti p tuy n c a ng bao Coulumb (Plaxis verson 8 turturial and manual) 49

Hình 3.2 M t d o Mohr - Coulumb 50

Hình 3.3 E0 và E50 trong thí nghi m nén 3 tr c 51

Hình 3.4 Quan h ng su t - bi n d ng c a t i ban u trong thí nghi m nén ba

tr c 52

Hình 3.5 ng bao phá ho i c a mô hình Hardening soil trên m t ng su t chính c a t r i (Plaxis verson 8 turturial and manual) 52

Hình 3.6 ref eod E trong thí nghi m oedemeter 53

Hình 3.7 S thông s hình d ng t ng (A user’s manual for the SNAIL Program) 57

Hình 3.8: S các thông s nailing (A user’s manual for the SNAIL Program) 58

Hình 3.9 M t ng b trí soil nailing; (a) d ng l i ô vuông, (b) d ng xen k hình tam giác (Geotechnical Engineering Circular No.7 - Soil Nail Walls) 60

Hình 4.1 Công trình B nh vi n i h c Y D c TPHCM 63

Hình 4.2 ào theo d ng b b o h (Porterfield et al 1994) 64

Hình 4.3 ào theo d ng c t rãnh (Porterfield et al 1994) 64

Hình 4.4 Máy khoan t o l cho nailing 65

Hình 4.5 D ng c nh tâm cho thanh nailing 65

Hình 4.6 Khung l i thép c a t ng t m 66

Hình 4.7 u nail và inh neo 67

Hình 4.8 Mô hình t ng soil nailing theo thi t k (a), mô ph ng soil nailing trong plaxis (b) 68

Hình 4.9 Bi u l c d c trong soil nailing 69

Hình 4.10 Bi u chuy n v ngang c a t ng 69

Hình 4.11 Bi u l c d c trong t ng 70

Hình 4.12 K t qu phân tích bài toán b ng Snail 71

Hình 4.13 K t qu phân tích h s an toàn sau khi ào xong giai n 1 b ng Snail 78

Hình 4.14 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 4.0 m 80

Hình 4.15 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 5.0 m 80

Hình 4.16 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 6.0 m 81

Hình 4.17 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 7.0 m 81

Hình 4.18 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 8.0 m 82

Hình 4.19 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 9.0 m 82

Hình 4.20 th th hi n quan h gi a t s L/H - FSG v i H = 10 m 83

He m : chi u sâu h ào

Su1 kPa : s c kháng c t không thoát n c c a l p 1

Su2 kPa : s c kháng c t không thoát n c c a l p 2

Su kPa : s c kháng c t không thoát n c c a t

Sv, SH m : kho n cách theo ph ng ng và ph ng ngang c a soil

nailing

DDH mm : ng kính l khoan

FSp : h s an toàn ch ng kéo

qu kPa : b n dính c c h n

PL kPa : áp l c g i h n trong thí nghi m nén h i

Tmax - s kN : l c kéo thi t k l n nh t c a soil nailing

NH : s inh neo trong m t chi ti t n i

AS cm2 : di n tích m t c t ngang c a inh neo

tH mm : chi u dày u inh neo

pc kN/m2 : áp l c ti n c k t c a m u t

p kN/m2 : áp l c th ng ng h u hi u

d kN/m3 : dung tr ng c a t sau l ng t ng ch n sau khi m

d(min) kN/m3 : dung tr ng c a cát trong tr ng h p x p nh t

µ : h s ch ng kéo

DDH mm : ng kính l khoan

1 t v n

Trong nh ng n m u c a th k 21, Vi t Nam ang trên ng h i nh p n nkinh t th gi i V n c p thi t hàng u là chúng ta ph i bi t ng d ng nh ng thành

u khoa h c k thu t c a th gi i trong công cu c xây d ng t n c cho x ng t m

i ti n trình phát tri n chung c a toàn nhân lo i Nhi u công trình c s h t ng c

th c hi n ph c v cho quá trình phát tri n s n su t, bên c nh ó c ng xây d ng cáccông trình ph c v cho nhu c u sinh ho t xã h i

Do quá trình ô th hoá nên m t dân s các ô th l n ngày càng ông,

r ng di n tích s d ng cho các công trình ng i ta quan tâm nhi u n không gian

i t xây t ng h m Trong quá trình thi công t ng h m cho các công trình v n

c quan tâm nhi u nh t là m c n nh c a h ào và các công trình lân c n

Tu theo u ki n c th c a m i công trình mà có gi i pháp gi thành h ào

p lý i v i nh ng công trình c xây trên n n t t t, m t b ng xây d ng r ngrãi, ít b nh h ng b i các công trình lân c n thì gi i pháp dùng Soil nailing n

Soil nailing c áp d ng t i Pháp l n u tiên vào n m 1972, n nh mái

c c a t pha cát cao 18 m c là qu c gia th hai áp d ng ph ng pháp này vào

m 1976 T n m 1975 n 1981 Tr ng i h c Karlsruhe và Công ty Baur liên k t

th c hi n ch ng trình nghiên c u v Soil Nailing Ch ng trình ã th c hi n thínghi m trên mô hình có t l th c v i nhi u ki u t ng khác nhau phát tri n quitrình phân tích thi t k Soil Nailing

n u tiên M dùng soil nailing vào n m 1976, n nh h ào sâu 13.7 mtrong n n t cát ch t Trong nh ng n m g n ây soil nailing c s d ng r ng rãi

n nh mái c c a h ào và mái d c t nhiên

− s lý thuy t tính toán Soil Nailing, c s lý thuy t tính toán ki m tra n

nh h ào, gi i pháp thi công Soil nailing và t ng m t h ào

nh h ng n nh ng công trình lân c n Bên c nh ó, tác gi c ng ch a ch a có c

i th c hi n quan tr c trên công trình th c t

CH NG 1 T NG QUAN V CÁC GI I PHÁP N NH H

ÀO SÂU

Trong xu th xây d ng hi n nay m r ng di n tích s d ng ng i ta th ngchú ý n không gian d i m t t Không gian d i m t t c t n d ng tri t cho vi c xây d ng các t ng h m Trong quá trình xây d ng t ng h m v n c các

n v thi công quan tâm hàng u ó là làm sao n nh c h ào, kh ng chchuy n v c a t ng ch n trong gi i h n cho phép không làm nh h ng n cáccông trình lân c n

Có nhi u gi i pháp n nh h ào, tu thu c vào các c tr ng c a công trình,

u ki n a ch t và a m xây d ng mà ch n gi i pháp cho phù h p Sau ây là

t s gi i pháp n nh h ào ph bi n

1.1.1 S l c v t ng c c ch ng

Bao g m các lo i d m thép hình nh : d m ch H, ch I… Trong ó d m ch H

c s d ng nhi u nh t Trình t thi công t ng c c ch ng nh sau:

(b)Hình 1.1 T ng c c ch ng (a) m t b ng, (b) m t ng

(theo Chang -Yo Ou, Deep excavation theory and practice, 2006.)

Hình 1.2 T ng c c ch ng (Soldier pile)

− Gây n khi óng c c, có th gây lún sau khi nh c c, c n l p l tr ng gi a

ng c c ch ng và t xung quanh Khi nh c c gây xáo tr n t

− c lèn t i ch : ph ng pháp lèn c c t i ch g i là ph ng pháp PIP u tiên làkhoan l b ng m i khoan xo n, v a c lèn ch t vào l khoan khi rút c n khoan.Sau khi khoan xong thì l p l ng thép hay thép hình ch H vào trên nh Ph ngpháp này ch th c hi n v i ti t di n 30 - 60 cm, th ng ng và kín n c khó

m b o

Hình 1.4 Qui trình thi công c c lèn t i ch

− c bê tông: dùng c c bê tông khoan nh i làm t ng vây, ph ng pháp này cógiá thành cao nh ng có th áp d ng c trong vùng t h t to ng kính t 60 -

200 cm

− c xi m ng tr n t: ph ng pháp c c xi m ng tr n c g i là MIP (Mixed inplace pile) ho c SMW (Soil mixed wall)

(a) (b) (c) (d)Hình 1.5 Thi công c c tr n t, (a) tr n và phun v a (MIP), (b) tr n n sâu thi t

, (c) rút c n tr n ng th i phun v a, (d) tr n xong

(theo Chang -Yo Ou, Deep excavation theory and practice, 2006.)

− Ít gây n và ch n ng khi h c c, d hi u ch nh sâu, c ng l n h n c c

t và c c ván thép, dùng d ng c khoan c bi t có th khoan trong t s ni

o Khuy t m

− Không có hi u ng vòm, th i gian thi công dài h n c c c t và c c ván thép

− c ng th p h n t ng vây, d b khuy t t t trong quá trình thi công

1.3.1 S l c v t ng vây

ng vây c s d ng u tiên vào nh ng n m 50 c a th k tr c, sau ó

c s d ng r ng rãi trên th gi i u tiên là công tác khoan t o l sau ó là c

ng thép và cu i cùng là bê tông cho t ng T ng vây là gi i pháp gi thành h

ào có c ng và kín n c cao nh t

(a) (b)Hình 1.8 Thi công t ng vây, (a) Khoan t o l , (b) t l ng thép

− òi h i nhi u thi t b , th i gian thi công lâu, di n tích xây d ng l n.

− Không áp d ng c cho n n cu i s i, khó th c hi n trong n n cát l

Có nhi u gi i pháp n nh h ào M i gi i pháp u có nh ng u và khuy t

m riêng Vi c l a ch n gi i pháp nào là còn ph thu c vào nhi u y u t nh :

- u ki n a hình, a ch t và th y v n

- u ki n kinh t

- c tr ng c a công trình

CH NG 2 C S LÝ THUY T TÍNH TOÁN SOIL NAILING

2.1.1 S truy n t i lên t ng soil nailing

i tr ng truy n lên soil nailing trong các giai n thi công nh sau [9]:

- Khi ào xong giai n 1 và ch a l p t nail, thành h ào v n n nh do

b n c a t c huy ng d c theo m t tr t

- Khi thi công xong l p nail 1 và t ng t m, t i do bi n d ng c a t ctruy n lên nail thông qua ng su t c t và c chuy n thành l c kéo d c tr ctrong nail Lúc này t ng t m có vai trò liên k t các nail và gi n nhthành h

Hình 2.1 Huy ng l c d c trong soil nailing(Geotechnical Engineering Circular No.7 - Soil Nail Walls)

- Khi ào giai n 2, thành h ào chuy n v theo ph ng ngang Lúc nàyphát sinh m t tr t m i Khi thi công xong l p nail 2 và t ng t m n i l p

nail 2 và 1 thì chuy n v c a l p t ào trong giai n 2 làm phát sinh t i

tr ng cho l p nail 2 và làm t ng t i cho l p nail 1

- Khi chuy n v ngang t ng thì ng su t c t c a t c ng t ng do ó l c kéo

c tr c c a nail c ng c huy ng Khi chi u sâu h ào t ng thì ng

su t kéo c a l p neo phía g n áy h t ng trong khi ó ng su t c a l p nailphía trên l i gi m do s phân b l i ng su t

2.1.2 Tr ng thái gi i h n

(a) (b) (c)

Hình 2.2 Phá ho i bên ngoài vùng có soil nailing (a) M t n nh t ng th , (b) M t n

nh do tr t, (c) M t n nh do tr i(Geotechnical Engineering Circular No.7 - Soil Nail Wallsss)

(a) (b) (c) (d)

Hình 2.3 Phá ho i bên trong vùng có soil nailing (a) Phá ho i liên k t gi a soil nailing

và t, (b) Phá ho i liên k t gi a thanh soil nailing và v a, (c) Phá ho i do v t quá

gi i h n chi kéo c a thanh soil nailing, (d) Phá ho i thanh soil nail do t h p mô men

và l c c t (Geotechnical Engineering Circular No.7 - Soil Nail Walls)

(a) (b) (c)

Hình 2.4 Phá ho i t ng shotcrete (a) T ng chotcrete b u n, (b) L c c t gây ch c

th ng, (c) Phá ho i do v t quá c ng inh neo(Geotechnical Engineering Circular No.7 - Soil Nail Walls)Trong phân tích soil nailing ng i ta quan tâm n hai tr ng thái gi i h n [9]:

• Tr ng thái gi i h n c ng : phá ho i qua ba hình th c

- Phá ho i bên ngoài vùng có soil nailing

- Phá ho i bên trong vùng có soil nailing

t kh i c ng, l c tr t và mô men phát sinh d c theo m t tr t Trong ó m t tr t

là m t t tr ng thái t i h n (có h s an toàn th p nh t) Có r t nhi u lý thuy t v hình

ng m t tr t trong ó bao g m: (1) m t tr t là m t ph ng (Sheahan and Oral, 2002),(2) m t tr t là m t tuy n tính hai chi u có nêm tr t (German method as in Stocker và

ng s , 1979; Caltrans, 1991), (3) m t tr t là parabol (Shen và c ng s , 1981a), (4)

t tr t là m t xo n (Juran và c ng s , 1990), (4) m t tr t có hình vòng cung(Golder, 1993)

s an toàn n nh t ng th [9], [13], [14]

F R R c L N tan

G

' m

FS

tantanφ = φ

(2.5)

G

' '

FS

c

Hình 2.5 Phân tích n nh t ng thTrong ó:

Phân tích n nh tr t c a t ng soil nailing gi ng nh phân tích n nh tr t

a t ng ch n tr ng l c, s d ng lý thuy t áp l c t c a Rankine và Coulomb Kh i

t c gi i h n trong vùng t ng soil nailing c xem nh là m t kh i c ng ch u

áp l c t sinh ra phía sau Hi n t ng tr t có th x y ra do áp l c t t ng, phátsinh t giai n ào [9]

θ : góc nghiêng c a t ng so v i ph ng ngang 0

90+

= αθ

Nh c th hi n trong hình, tr ng l ng t phía trên áy h ào (m t abc) có

th c xem là t i tr ng gây ra phá ho i trong h ào Gi s ch có kh i l ng tbên trong ti t di n có chi u r ng là B1 gây ra phá ho i Chúng ta có th xác nh c

i tr ng t i h n theo ph ng pháp xác nh s c ch u t i gi i h n c a Tarzaghi, có xét

n s c kháng c t c a t d c bd H s c a s c ch u t i gi i h n và kh i l ng c a

kh i t có chi u r ng B1 là h s an toàn ch ng phá ho i b m t Khi sâu h ào

ng thì giá tr B1 ng Khi sâu h ào t ng n m t giá tr nào ó thì kh i t c haibên thành h ào u gây ra phá ho i, lúc ó h s an toàn ch ng y n i áy h ào là

nh nh t và b t l i nh t [12]

Hình 2.7 Phân tích tr t tr i áy h ào b ng ph ng pháp kh n ng ch u t iTrong tr ng h p s c kháng c t Su c a t không i, theo ph ng pháp kh

ng ch u t i chúng ta có th tìm c m i quan h gi a m t phá ho i kinh nghi m

c tr ng b i X/He) và h s an toàn Theo Deep excavation theory and practice cóquan h sau:

(a)

(b)Hình 2.8 Quan h gi a Fb và X/He (a) Su = 25 N/m2, (b) Su / ’v = 0.3

2.1.5.2 Ph ng pháp c a Terzaghi

Terzaghi (1943) ã ch ra r ng m t phá ho i kinh nghi m khi B1 = 2Blà m t

i h n và nó phù h p v i h s an toàn ch ng tr i áy h ào Theo lý thuy t tính toán

c ch u t i t i h n c a Terzaghi, s c ch u t i c a n n sét b o hoà bên d i m t ab là

Pmax = 5.7 Su Khi kh i l ng t bên trên m t ab l n h n s c ch u t i c a t thì s x y

ra hi n t ng phá ho i Bên c nh ó, m t phá ho i còn b nh h ng b i l p t c ngbên d i h ào [12] G i D là kho ng cách g a áy h ào và b m t l p t c ng,

ph ng pháp Terzaghi có th c chia làm hai tr ng h p : D

)1)(

5 S 2 B1x S 2 B

Khi hi n t ng tr t tr i x y ra, m t bc s huy ng s c kháng c t Su1/He và h

an toàn ch ng tr t tr i áy h ào c tính nh sau :

)7.0/()/(

7.5

1

2)(

27

.5

1 2

1

2

S H

H S

B q H

B S H

S W

Q F

u e s

u e

e u s

e

u

e u

7.5

1)

(

7.5

1 2

1 2

S H

H S D q H

D S H

S W

Q F

u e s

u e

e u s

e

u e

u

u b

−+

=

−+

u c b

q H

S N F

Nc: là h s kh n ng ch u t i, theo Kemptom Nc c tra t ph l c, trang 1,

th 2 - 1 hay tính theo công th c

) 16 0 84 0 (

) ( ) tan (Re

L

B N

N c c gular = c Square +

Hình 2.11 Ph ng pháp kh n ng ch u t i âmTheo nghiên c u c a Reddy và Srinivasan’s (1967), NAVFAC 7.2 (1982) ã c i

ti n ph ng pháp c a Bjerrum và Eide s d ng cho các h ào có l p t c ng bên d i và nh ng h ào có hai l p t

e

s d u s c b

H

f f S N

F

γ

1 ,

ào hay b t k v trí nào Ph ng pháp vòng cung tr t là ph ng pháp gi nh các

tâm c a cung tr t tìm ra h s an toàn nh nh t Cung tr t gi nh ng v i h s antoàn ó chính là cung tr t t i h n [12].

Hình 2.12 Phân tích h s an toàn ch ng tr t áy h ào theo ph ng pháp vòng

cung tr t, (a) cung tr t, (b) l c tác d ng lên kh i t t do

Gi s m t tr t là m t k t h p b i cung tròn có tâm t t i cây ch ng th p nh t

và m t ph ng phía trên cây ch ng ó B qua s c kháng c t c a m t bc, kh i t bêntrên cung tr t là t do thì kh i l ng c a kh i t phía sau l ng t ng gi i h n b i

t bc gây ra l c d n ng làm cho kh i t bên trên m t tr t b tr t tr i Kho ó,

c kháng c t c a t d c theo m t tr c có vai trò làm l c c n, do v y h s an toàn

ch ng tr t tr i áy h ào c tính nh sau:

)2(

)(2

0

X W

M Xd

S X M

M

F

s u

d

r b